जाळीदार क्वांटम प्रणालींसाठी एक मैलाचा दगड
युरोपमधील संशोधकांनी असा निकाल नोंदवला आहे जो क्वांटम नेटवर्किंगला प्रत्यक्ष वास्तवाच्या आणखी एका पायरीने जवळ नेतो: दोन स्वतंत्र फोटॉन स्रोतांदरम्यान क्वांटम माहितीचे टेलिपोर्टेशन. ScienceDaily द्वारे प्रसिद्ध केलेल्या माहितीनुसार, पथकाने 270 मीटरच्या खुल्या-हवा ऑप्टिकल दुव्याचा वापर करून एका क्वांटम डॉटमधून दुसऱ्या क्वांटम डॉटकडे एका फोटॉनची ध्रुवीकरण अवस्था हस्तांतरित केली.
Nature Communications मध्ये प्रकाशित झालेला हा प्रयोग महत्त्वाचा आहे कारण तो एकाच सामायिक स्रोतावर अवलंबून न राहता स्वतंत्र क्वांटम उत्सर्जकांना जोडतो. हा फरक क्वांटम इंटरनेटच्या दीर्घकालीन आर्किटेक्चरसाठी महत्त्वाचा आहे, ज्याला प्रत्यक्ष अंतरावर नाजूक क्वांटम अवस्था देवाणघेवाण करण्यासाठी अनेक स्वतंत्र नोड्सची गरज भासेल.
सामान्य भाषेत सांगायचे तर, अवकाशातून कोणतीही भौतिक वस्तू पारंपरिक अर्थाने हलवली गेली नाही. त्याऐवजी, एका फोटॉनच्या ध्रुवीकरण अवस्थेचे वर्णन करणारे क्वांटम गुणधर्म टेलिपोर्टेशन प्रोटोकॉलद्वारे दुसऱ्या प्रणालीमध्ये पुन्हा निर्माण करण्यात आले. अशा प्रोटोकॉलचे आकर्षण असे की भविष्यातील नेटवर्कना अति-सुरक्षित संवाद आणि अधिक प्रगत वितरित क्वांटम तंत्रज्ञानांसारख्या कामांसाठी क्वांटम माहिती पाठविण्यात ते मदत करू शकतात.
स्वतंत्र क्वांटम डॉट्स का महत्त्वाचे आहेत
क्वांटम डॉट्स ही अर्धसंवाहक संरचना आहेत जी नियंत्रित प्रकाश स्रोत म्हणून काम करू शकतात, त्यामुळे त्या स्केलेबल उपकरणांसाठी आकर्षक बांधकाम घटक ठरतात. संशोधकांच्या मते, अशा प्रकारच्या दोन स्वतंत्र फोटॉन स्रोतांदरम्यान क्वांटम माहितीचे हे पहिले यशस्वी टेलिपोर्टेशन आहे. जर क्षेत्राने हा निकाल स्वीकारला, तर अधिक घट्टपणे एकत्रित किंवा कमी स्वतंत्र प्रणालींवर अवलंबून असलेल्या प्रात्यक्षिकांपेक्षा हा एक महत्त्वाचा टप्पा ठरेल.
270 मीटरचा मुक्त-आकाश दुवा हा देखील एक उल्लेखनीय अभियांत्रिकी घटक आहे. प्रयोगशाळेतील क्वांटम प्रयोग प्रभावी असू शकतात, पण ते तैनातीबद्दल फारसे सांगत नाहीत; खुल्या हवेत होणारे प्रसारण भविष्यातील नेटवर्कना सामोरे जावे लागणाऱ्या प्रत्यक्ष अडचणी तपासू लागते. अनियंत्रित भौतिक अंतरावर नाजूक क्वांटम अवस्था पाठविणे, एकाच उपकरणातील घटकांना जोडण्यापेक्षा खूप वेगळे आहे.
हे काम दीर्घ सहकार्याचे फलित असल्याचे संशोधक सांगतात. पाडरबोर्न विद्यापीठात, डॉक्टरेट आणि पोस्टडॉक्टोरल संशोधकांनी, प्राध्यापक रिनाल्डो ट्रोट्टा यांच्या नेतृत्वाखालील सापिएन्झा युनिव्हर्सिटी ऑफ रोमच्या टीमसोबत काम करत, सुमारे एक दशक ऑप्टिकल मोजमाप, डेटा विश्लेषण आणि मूल्यमापनावर घालवले असे सांगितले जाते. ही कालरेषा आठवण करून देते की मोठे क्वांटम प्रगतीचे मथळे बहुतेकदा अचानक झेपांपेक्षा संथ प्रायोगिक परिष्करणातून येतात.
एंटँगलमेंटपासून पायाभूत सुविधांकडे
विस्तृत तांत्रिक आश्वासन क्वांटम संप्रेषणात आहे. एंटँगल्ड क्वांटम प्रणाली अशा सुरक्षा आणि संवाद वैशिष्ट्ये देऊ शकतात जी पारंपरिक नेटवर्कमध्ये उपलब्ध नाहीत. तत्त्वतः, क्वांटम इंटरनेट टॅम्पर-एविडेंट की वितरण आणि वितरित सेन्सिंग यांसारख्या कामांना आधार देऊ शकते, तसेच भविष्यातील क्वांटम संगणकांनाही जोडू शकते.
तरीही, मूळ आव्हान कधीच स्वतंत्र क्वांटम परिणाम दाखवणे नव्हते. मोठ्या प्रणाली तयार करण्याइतपत विश्वासार्हपणे क्वांटम माहिती निर्माण, हस्तांतरित आणि पडताळू शकणारे नेटवर्कयोग्य हार्डवेअर तयार करणे हे खरे आव्हान होते. स्वतंत्र उत्सर्जकांदरम्यानचे टेलिपोर्टेशन थेट याच समस्येला भिडते. यामुळे क्वांटम रिलेच्या दिशेने एक मार्ग सूचित होतो, जे अतिशय कमी अंतराच्या पलीकडे क्वांटम संप्रेषण वाढवण्यासाठी आवश्यक असतील.
पाडरबोर्न विद्यापीठाचे प्राध्यापक क्लाउस योन्स यांनी सेमीकंडक्टर क्वांटम-डॉट प्रकाश स्रोतांना भविष्यातील क्वांटम संप्रेषण नेटवर्कसाठी संभाव्य मुख्य तंत्रज्ञान म्हणून वर्णन केले. हा युक्तिवाद केवळ भौतिकशास्त्राच्या सौंदर्याबद्दल नाही. सेमीकंडक्टर प्लॅटफॉर्मना उत्पादनक्षम उपकरणांची शक्यता आहे, आणि क्वांटम नेटवर्किंग विशेष प्रयोगशाळा मांडण्या ओलांडून पुढे जायचे असेल तर ते अत्यंत महत्त्वाचे आहे.
ते म्हणाले तरी, हा निकाल पूर्ण क्वांटम इंटरनेट समजू नये. 270 मीटरचे प्रात्यक्षिक हे सक्षम करणारे पाऊल आहे, तैनात करण्यायोग्य नेटवर्क नाही. अशा टेलिपोर्टेशनला मजबूत, बहु-नोड पायाभूत सुविधेत वाढवण्यासाठी फिडेलिटी, समकालिकता, स्थैर्य आणि इतर क्वांटम हार्डवेअरशी एकत्रीकरण यात सुधारणा आवश्यक असतील. मूलभूत विज्ञान सिद्ध झाल्यानंतरही या कठीण अभियांत्रिकी समस्या राहतात.
तरीही, क्षेत्राला अशाच निकालांची गरज आहे. हे क्वांटम नेटवर्किंगला संकल्पनात्मकतेपासून अधिक प्रणालीकेंद्रित दिशेने नेणाऱ्या वाढत्या संशोधनात भर घालते. प्रत्यक्ष कसोटी ही आहे की संशोधक या क्षमतांना अशा रिले आर्किटेक्चरमध्ये एकत्र करू शकतात का, जे लांब अंतरावर आणि अधिक उपकरणांवर क्वांटम माहिती जतन ठेवतील.
सध्या, या प्रगतीकडे स्वतंत्र घन-अवस्था क्वांटम उत्सर्जक अनेक रोडमॅप्समध्ये अपेक्षित असलेले काम करू शकतात याचा पुरावा म्हणून पाहणे योग्य ठरेल. यामुळेच हा प्रयोग वेगळा ठरतो. तो केवळ काळजीपूर्वक तयार केलेल्या वातावरणात टेलिपोर्टेशन शक्य आहे हे दाखवत नाही; तो भविष्यातील क्वांटम संप्रेषण नोड्ससाठी एक संभाव्य हार्डवेअर मार्गही दाखवतो.
हा लेख Science Daily च्या वार्तांकनावर आधारित आहे. मूळ लेख वाचा.
Originally published on sciencedaily.com